Гиперзаряд

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
  Аромат в физике элементарных частиц  п·о·р 
Ароматы и квантовые числа:

Комбинации:


См. также:

Гиперзаря́д (обозначается Y) частицы — сумма барионного числа B и ароматов: странности S, очарования C, прелести , истинности T, хотя истинность можно не учитывать из-за очень короткого времени жизни t-кварка (он распадается на менее массивные кварки до того, как проходит достаточное время, чтобы он мог взаимодействовать с окружающими кварками через сильное взаимодействие).

(1) \qquad Y = B + S + C + B^\prime + T

Изначально гиперзаряд включал только один аромат (странность) в свое определение. Не следует путать гиперзаряд, связанный с сильным взаимодействием, со слабым гиперзарядом, который имеет аналогичную роль в электрослабом взаимодействии.

Электрический заряд и гиперзаряд[править | править исходный текст]

Формула Гелл-Манна—Нисидзимы связывает гиперзаряд с электрическим зарядом и изоспином:

(2) \qquad Q = I_z + {1 \over 2} Y

где Iz — третья компонента изоспина, а Q — электрический заряд. Этот закон позволяет нам выразить гиперзаряд через изоспин и электрический заряд:

(3) \qquad Y = 2(Q - I_z)

Изоспин создает мультплеты частиц, чей средний заряд связан с гиперзарядом:

(4) \qquad Y = 2 \bar Q,

что легко выводится из (3), поскольку гиперзаряд одинаков для всех членов мультиплета, а среднее значение Iz равно нулю.

Примеры:

  • нуклонная группа (протон+нейтрон) имеет средний заряд (1+0)/2=+1/2, так что оба они имеют гиперзаряд Y = 1 (барионное число B = +1, значения ароматов равны 0). Из формулы Гелл-Манна—Нисидзимы узнаем, что протон имеет изоспин, равный +1 — 1/2 = +1/2, а нейтрон имеет изоспин, равный 0 — 1/2 = −1/2.
  • Это верно и для кварков: для u-кварка, который имеет заряд +2/3 и изоспин +1/2, мы получаем гиперзаряд 1/3, который соответствует барионному числу (поскольку для создания бариона нужно 3 кварка, то кварки имеют барионное число ±1/3).
  • Для s-кварка (странного кварка) с зарядом −1/3, барионным числом 1/3 и странностью −1, мы берем гиперзаряд Y = −1/3[источник не указан 421 день] и получаем изоспин Iz = 0.

Практическое устаревание идеи[править | править исходный текст]

Гиперзаряд — концепция, разработанная во 2-й половине XX века, чтобы организовать группы частиц в «зоопарке элементарных частиц» и описать законы сохранения, основанные на трансформациях частиц. С развитием квантовой модели стало ясно, что гиперзаряд Y является просто полуразностью между количеством u-кварков (n_u) и количеством d-кварков (n_d):

(5) \qquad Y = {1 \over 2} (n_u - n_d)

В современных описаниях адронного взаимодействия удобнее и нагляднее чертить диаграммы Фейнмана, которые прослеживают через сочетание отдельных кварков взаимодействия барионов и мезонов, чем считать гиперзаряды частиц. Слабый гиперзаряд, однако, все ещё используется в различных теориях электрослабого взаимодействия.

См. также[править | править исходный текст]